9.2 陶瓷材料.ppt

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1、一、陶瓷概念及用途一、陶瓷概念及用途1什么是陶瓷什么是陶瓷陶瓷:是陶器和瓷器的总称,现代是指所有的无机非金属材料。主要成分是:SiO2、Al2O3、Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、K2O、Na2O、PbO等。陶瓷与金属材料、高分子材料构成三大固体材料。9.2 陶瓷材料陶瓷材料2陶瓷的用途陶瓷的用途陶瓷能适用现代工业的许多特殊要求。其典型的用途有:内燃机的火花塞、高温轴承、热电偶套管、钠灯的灯管、远距离输电用的耐高压陶瓷绝缘子、水泵中的防漏水封环等。原子能反应堆中也要用到多种陶瓷材料。3陶瓷的分类陶瓷的分类陶瓷大致上可分为以下几种:传统陶瓷:也称普通陶瓷,主要成分是粘土。可分为日用陶瓷、建

2、筑陶瓷、绝缘陶瓷等。特种陶瓷:主要指具有独特的物理化学性能的陶瓷。如压电陶瓷、磁性陶瓷、光电陶瓷等。工程陶瓷:可分为两种,一种是纯氧化物陶瓷,如Al2O3、MgO等;一种是非金属氧化物陶瓷,如金属的碳化物(MeC)陶瓷等。金属陶瓷:具有陶瓷和金属的综合性能,如硬质合金等。二、陶瓷的结构特点二、陶瓷的结构特点硅酸盐结构由滑石、高岭土、长石构成硅酸盐的原料,是陶瓷的重要材料。在传统陶瓷(普通陶瓷)的主要结构中,硅酸盐最基本的单元是硅氧四面体,一个硅被四个氧所包围。用SiO2表示。如图所示。SiO2可以数个连在一起,呈岛状,或链状,或架状。但在连接过程中一个氧最多和两个硅连在一起。氧化物结构氧化物结

3、构是以离子键为主的晶体。以A、B代表阳离子,x代表阴离子,则MgO的通式为Ax或Bx。当氧离子数量多于金属离子数量时,则具有刚玉结构,如Al2O3,其通式为A2x2。常见的其它结构还有Ax2型,如CaF2(氟石);ABx3型,如CaTiO3等。2玻璃相玻璃相陶瓷材料熔体的粘度较大,凝固后有一定量的玻璃相。它的作用是将晶体相粘结在一起。玻璃相的力学性能比晶体相低,热稳定性差。3气相气相气相是指气孔。陶瓷中的气相会导致强度大为下降。其产生的原因比较复杂。4陶瓷相转变陶瓷相转变陶瓷的组元是化合物,随着温度、压力的变化,也有同素异构转变。如SiO2-Al2O3二元相图。三、陶瓷的性能特点三、陶瓷的性能

4、特点1力学性能力学性能几种材料的应力-应变曲线如图所示。陶瓷的性能是:模量较大,刚性较好;塑性差,冲击韧性值低,是脆性材料。抗压强度比抗拉强度高得多;硬度高,一般硬度值在莫氏硬度7以上。2热性能热性能熔点高,高温强度很好;在高温下不氧化,抗熔融金属的侵蚀性也好;和金属相比,陶瓷的抗热震性较差,不耐温度的急剧变化。3其它性能其它性能陶瓷的导电能力在很大的范围内变化,大部分陶瓷可作绝缘材料;利用陶瓷的光学特性,可作激光材料(如固体激光器的工作物质就是用红宝石或含钕的玻璃做的)、光色材料、光学纤维、荧光物质和透光材料等;有的陶瓷在人体内无特殊反应,可制作某些人体器官,称为生物陶瓷。“陶瓷材料”部分结束!请转入:“复合材料复合材料”

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